第12章 智能建造技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀

第十二章

智能建造技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀大連理工大學(xué)建設(shè)與工程學(xué)部GIS在施工中的應(yīng)用BIM在施工中的應(yīng)用課程內(nèi)容contents12物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工中的應(yīng)用3虛擬仿真技術(shù)在施工中的應(yīng)用4信息監(jiān)測(cè)技術(shù)在施工中的應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)在施工中的應(yīng)用課程內(nèi)容contents56人工智能技術(shù)在施工中的應(yīng)用7信息技術(shù)在施工中的應(yīng)用價(jià)值、難點(diǎn)與發(fā)展對(duì)策81BIM在施工中的應(yīng)用BIM模型BIM定義與特征1.1BIM+技術(shù)在施工中的應(yīng)用BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用1.31.4BIM模型BIM定義與特征1.21.1BIM定義是一種將物理特性和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)的信息模型。在建筑全生命周期中，提供與設(shè)備相關(guān)的信息，為決策提供可靠依據(jù)的共享知識(shí)資源。美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)在建設(shè)工程及設(shè)施全生命期內(nèi)，對(duì)其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并依此設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的過(guò)程和結(jié)果的總稱?！督ㄖ畔⒛Ｐ褪┕?yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》1.1BIM的特征1可視化建立建筑模型，呈現(xiàn)立體幾何圖形，“所見即所得”圖紙集成整合，信息儲(chǔ)存方便，一體化管理協(xié)調(diào)工程各階段，減少不合理的設(shè)計(jì)變更、施工方案變更、采購(gòu)方案變更協(xié)調(diào)工程各參與方，保證信息及時(shí)準(zhǔn)確共享協(xié)調(diào)工程各專業(yè)，避免缺乏配合和溝通交流的狀況2集成性3專業(yè)協(xié)調(diào)性建立建筑模型，呈現(xiàn)立體幾何圖形，“所見即所得”圖紙集成整合，信息儲(chǔ)存方便，一體化管理協(xié)調(diào)工程各階段，減少不合理的設(shè)計(jì)變更、施工方案變更、采購(gòu)方案變更協(xié)調(diào)工程各參與方，保證信息及時(shí)準(zhǔn)確共享協(xié)調(diào)工程各專業(yè)，避免缺乏配合和溝通交流的狀況1.1既可以創(chuàng)建出虛擬模型，也可將模型置于實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行模擬分析通過(guò)模型及關(guān)聯(lián)信息，及時(shí)更新信息，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并優(yōu)化解決5模擬性6優(yōu)化性4信息完備性對(duì)工程模型進(jìn)行完整的信息描述，以設(shè)備的物理性和功能性的數(shù)字化方式呈現(xiàn)BIM的特征1.1使用控制參數(shù)（變量）建立模型9參數(shù)化從三維到二維的出圖基于模型的二次開發(fā)，可以在模型基礎(chǔ)上與其他程序進(jìn)行協(xié)作7可出圖性8二次開發(fā)性BIM的特征1.2BIM模型BIM軟件分類從性能上主要可分為：建模軟件、設(shè)計(jì)軟件、分析軟件、造價(jià)軟件、施工軟件、運(yùn)營(yíng)維護(hù)軟件等類別軟件建模軟件Revit、Bentley、SolidWorks、CATIA、Rhino等設(shè)計(jì)軟件Onuma、PlanningSystem、Affinity等結(jié)構(gòu)分析軟件PKPM、Robot、ETABS等機(jī)電分析軟件鴻業(yè)、博超、Environment、Designmaster等碰撞檢查軟件Navisworks、Projectwise、Navigator等能耗分析軟件Ecotect、Analysia、IES、Airpak、GreenBuildingStudio、PKPM等造價(jià)軟件魯班、廣聯(lián)達(dá)、Innovaya等施工軟件BIM5D、3DSMAX、CAD、CAITA、Revit、Navisworks等運(yùn)維軟件AIM、ArchiBUS、Citymaker等1.3BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)BIM集成了建筑物的完整信息，提供了一個(gè)三維的溝通平臺(tái)。BIM使各方人員更加方便地討論項(xiàng)目方案，論證項(xiàng)目可造性，能及時(shí)排除風(fēng)險(xiǎn)隱患，減少由此產(chǎn)生的變更，進(jìn)而縮短施工時(shí)間，降低由于設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)造成的成本，提高施工現(xiàn)場(chǎng)效率。基于BIM技術(shù)的三維立體模型和動(dòng)態(tài)視頻功能可以更加直觀和形象地進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，提高技術(shù)人員和施工人員的溝通和領(lǐng)會(huì)效率，使項(xiàng)目順利進(jìn)行。施工現(xiàn)場(chǎng)配合1.3BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用案列

悉尼“布萊街一號(hào)”建筑共28層，建筑面積42000平方米，屬于國(guó)家甲級(jí)寫字樓。布萊街一號(hào)項(xiàng)目從BIM所需要解決的傳統(tǒng)工作模式問(wèn)題和矛盾出發(fā)，從策劃設(shè)計(jì)到可持續(xù)性分析、施工建設(shè)、物業(yè)管理，全部環(huán)節(jié)涉及的參與方都堅(jiān)持采用BIM技術(shù)，通過(guò)有效的BIM協(xié)同工作平臺(tái)，所有參與方都能看到建筑進(jìn)展的最新情況。施工現(xiàn)場(chǎng)配合悉尼“布萊街一號(hào)”1.3BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)在使用BIM技術(shù)后，可提前模擬施工環(huán)節(jié)中可能會(huì)出現(xiàn)的一些問(wèn)題，盡可能提前排除安全隱患?？衫肂IM技術(shù)與VR技術(shù)結(jié)合的方式，模擬高空墜物等問(wèn)題，從而使施工人員全面認(rèn)識(shí)到不遵循施工制度引發(fā)的后果，進(jìn)而提升施工人員安全意識(shí)，降低安全事故概率，促進(jìn)工程有序高效施工。技術(shù)人員可以通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)項(xiàng)目的整個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督，保證施工人員的施工質(zhì)量，加快項(xiàng)目的施工進(jìn)度。施工安全管理1.3BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用案列

哈爾濱工業(yè)大學(xué)李惠、滕軍教授等人利用BIM技術(shù)基于對(duì)國(guó)家游泳中心的100余種工況受力分析，依據(jù)應(yīng)力應(yīng)變傳感器位置選擇原則，設(shè)計(jì)了國(guó)家游泳中心的應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在水立方關(guān)鍵桿件上布設(shè)應(yīng)變傳感器，監(jiān)測(cè)關(guān)鍵桿件在施工過(guò)程和運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的應(yīng)變，進(jìn)而評(píng)定其安全狀態(tài)，為水立方的安全運(yùn)行提供技術(shù)支撐。國(guó)家游泳中心水立方施工安全管理1.3施工進(jìn)度與費(fèi)用控制BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)BIM4D（三維+時(shí)間）模型可實(shí)時(shí)查看施工人員、材料、機(jī)械等各項(xiàng)資源的配置，對(duì)整個(gè)工程的施工進(jìn)度、資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制。通過(guò)4D信息技術(shù)可直接對(duì)計(jì)劃工期與實(shí)際工期進(jìn)行對(duì)比分析，了解實(shí)際工期和計(jì)劃工期的偏差，及時(shí)進(jìn)行糾偏并對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。BIM5D（三維+時(shí)間+費(fèi)用）模型能夠?qū)⒐に噮?shù)與影響施工的屬性聯(lián)系起來(lái)，以反映施工模型與設(shè)計(jì)模型間的交互作用。通過(guò)BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)5D條件下的施工模擬，實(shí)現(xiàn)虛擬施工過(guò)程各階段進(jìn)度與費(fèi)用的有效集成，施工進(jìn)度與實(shí)時(shí)費(fèi)用反饋。1.3成本實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)BIM5D技術(shù)還可以對(duì)施工人員、材料、機(jī)械、設(shè)備和場(chǎng)地布置進(jìn)行動(dòng)態(tài)集成管理，在最大限度內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源合理利用，以確保效率最大化，實(shí)現(xiàn)對(duì)成本的有效控制，如可建立各材料累計(jì)資源投入情況。累計(jì)資源投入柱狀圖1.3大型構(gòu)件虛擬拼裝BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)在上海中心建造階段，施工方通過(guò)三維激光測(cè)量技術(shù)，建立了制作好的每一個(gè)鋼桁架的三維尺寸數(shù)據(jù)模型，在電腦上建立鋼桁架模型，模擬了構(gòu)件的預(yù)拼裝，取消了桁架的工廠預(yù)拼裝過(guò)程，節(jié)約了大量的人力和費(fèi)用。裝飾方案優(yōu)化優(yōu)點(diǎn)通過(guò)BIM技術(shù)下三維裝飾深化設(shè)計(jì)，可以建立一個(gè)完全虛擬真實(shí)的建筑空間模型，業(yè)主或者建筑師能夠在建好的虛擬建筑空間內(nèi)漫游，感受建筑內(nèi)、外部采用不同材料的質(zhì)感、裝飾圖案給人帶來(lái)的視覺(jué)感受，既增加了業(yè)主的主觀感受性，又節(jié)約了建造樣板間的時(shí)間和費(fèi)用。1.4BIM+技術(shù)在施工中的應(yīng)用1基于BIM+GIS的材料管理相關(guān)問(wèn)題：建筑工程材料種類眾多、性質(zhì)各異，材料管理是建設(shè)工程項(xiàng)目管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。當(dāng)前施工現(xiàn)場(chǎng)的材料管理工作存在諸材料存儲(chǔ)方式缺乏規(guī)范性、材料在儲(chǔ)存和使用過(guò)程中浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題。相應(yīng)應(yīng)用：應(yīng)用BIM和GIS集成技術(shù)，可通過(guò)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)一優(yōu)化和安排現(xiàn)場(chǎng)物料的堆放位置、堆放數(shù)量和搬運(yùn)路線?？筛鶕?jù)不同建筑物的需求統(tǒng)一分配材料，以確保施工過(guò)程不受材料短缺的影響。BIM與GIS集成技術(shù)還可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的氣候和環(huán)境進(jìn)行分析，以確保材料的安全存儲(chǔ)。1.4BIM+技術(shù)在施工中的應(yīng)用2基于BIM+GIS的進(jìn)度管理相關(guān)問(wèn)題：項(xiàng)目各參與方無(wú)法同時(shí)獲得進(jìn)度偏差信息，共同解決進(jìn)度問(wèn)題；不能在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)立即做出決策，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的進(jìn)度控制；進(jìn)度計(jì)劃和實(shí)體不關(guān)聯(lián)、二維表達(dá)不可視、計(jì)劃的動(dòng)態(tài)性不夠等。相應(yīng)應(yīng)用：BIM和GIS技術(shù)可用于在施工過(guò)程中對(duì)多棟單一建筑物的人員、材料和機(jī)器進(jìn)行全面管理。BIM和GIS技術(shù)可以與施工信息和空間環(huán)境相結(jié)合，同時(shí)模擬多個(gè)施工進(jìn)度，監(jiān)視物料使用情況，以免與施工進(jìn)度不符，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)較大場(chǎng)景物料搬運(yùn)與機(jī)械設(shè)備的沖突情況進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比、監(jiān)控，以確保施工進(jìn)度控制的準(zhǔn)確性。1.4BIM+技術(shù)在施工中的應(yīng)用2基于BIM+GIS的進(jìn)度管理BIM+GIS在施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用流程圖2GIS在施工中的應(yīng)用GIS技術(shù)在施工中的應(yīng)用GIS技術(shù)定義與特征2.12.2GIS+技術(shù)在施工中的應(yīng)用2.32.1GIS技術(shù)定義與特征它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)，它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。1GIS定義1.能夠進(jìn)行全方位的地理信息定位；2.具備采集、管理、分析和輸出等多種地理空間信息的能力；3.地理信息系統(tǒng)以分析模型為驅(qū)動(dòng)，具有極強(qiáng)的空間綜合分析能力和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)能力，并且能產(chǎn)生高層次的地理信息；4.地理信息系統(tǒng)是以地理研究和地理決策為目的，是一個(gè)人機(jī)交互式的空間決策支持系統(tǒng)。2GIS特征2.1GIS技術(shù)定義與特征1.GIS能直觀有效地展示工程施工的全過(guò)程2.GIS可以迅速獲取決策需要的信息，并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式展示結(jié)果3.GIS可以滿足施工數(shù)字化、可視化的要求，為工程施工的有效管理與控制提供了一條新的途徑。3顯著優(yōu)勢(shì)1.強(qiáng)大的圖形處理能力2.對(duì)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的共同管理、分析和應(yīng)用3.三維空間分析4.Web-GIS運(yùn)用4具體體現(xiàn)2.2GIS技術(shù)在施工中的應(yīng)用1.數(shù)據(jù)收集和存儲(chǔ)三維GIS技術(shù)可以高效便捷地測(cè)量實(shí)物，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和存儲(chǔ)，同時(shí)可以將實(shí)物數(shù)據(jù)信息進(jìn)行可視化和形象化的展現(xiàn)，為后續(xù)的地圖制作提供可靠數(shù)據(jù)。2.數(shù)據(jù)查詢?nèi)SGIS具有豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的收集、篩選、處理和存儲(chǔ)，建立標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而便于工作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。2.2GIS技術(shù)在施工中的應(yīng)用3.三維立體可視化在三維仿真技術(shù)和傳統(tǒng)GIS技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)兩種技術(shù)的結(jié)合，進(jìn)行地圖的繪制，讓工程測(cè)量人員更形象、更具體地了解實(shí)物的真實(shí)情況，為后續(xù)的工程建設(shè)提供保障。4.空間結(jié)果分析通過(guò)可視化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量結(jié)果的空間分析，從而讓工作人員更直觀地了解實(shí)物的三維形態(tài)結(jié)構(gòu)，為后續(xù)工程建設(shè)提供重要依據(jù)。2.3GIS+技術(shù)在施工中的應(yīng)用在工程信息管理中，可以將GIS技術(shù)和BIM模型相結(jié)合，基于已完成的BIM模型，借助SuperMap三維GIS一體化技術(shù)體系，將BIM模型與傾斜攝影模型、地形、三維管線等多元空間數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)宏觀與微觀相輔相成、從室外到室內(nèi)的一體化管理。1基于GIS+BIM的工程信息管理場(chǎng)地分析是確定建筑物的空間方位和外觀、建立建筑物與周圍景觀的聯(lián)系的過(guò)程。通過(guò)場(chǎng)地分析可對(duì)景觀規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀、施工配套及建成后的交通流量等各種影響因素進(jìn)行評(píng)價(jià)及分析。2基于GIS+BIM的場(chǎng)地分析3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工中的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)在施工中的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定義與特征3.13.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工中的應(yīng)用3.33.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定義物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（InternetofThings,IoT）指通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、傳感器等各種信息傳感設(shè)備將物品與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體進(jìn)行智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定義1整體感知物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以利用傳感器、二維碼和RFID（射頻識(shí)別）等設(shè)備獲取物體的各類信息，包括環(huán)境溫度、濕度、位置、狀態(tài)等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以通過(guò)和各種網(wǎng)絡(luò)、終端、業(yè)務(wù)相融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的傳輸，以便進(jìn)行信息的交流溝通。2可靠傳輸3智能處理智能處理通過(guò)運(yùn)用模糊識(shí)別、云計(jì)算等智能計(jì)算技術(shù)對(duì)感知和傳輸?shù)暮Ａ繑?shù)據(jù)和信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化監(jiān)測(cè)與控制。3.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特征3.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工中的應(yīng)用1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)施工信息管理中的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。3.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)施工環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以與施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備相結(jié)合，構(gòu)建工程環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，有效監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)PM2.5、溫度、濕度、噪聲、風(fēng)力等環(huán)境要素，并聯(lián)動(dòng)施工現(xiàn)場(chǎng)噴淋設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴淋，保護(hù)環(huán)境。3.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工中的應(yīng)用3.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工質(zhì)量管理的應(yīng)用1.加強(qiáng)施工過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)管。2.加強(qiáng)檢測(cè)流程管理。3.完善檢測(cè)管理制度。4.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工安全管理的應(yīng)用將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到腳手架管理中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工過(guò)程中人員、機(jī)械的安全狀態(tài)，通過(guò)應(yīng)變計(jì)、壓力盒等傳感器結(jié)合人體行為與器械狀態(tài)進(jìn)行智能化判斷，對(duì)危險(xiǎn)行為進(jìn)行報(bào)警，有效保障施工安全。3.3對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員安全帽、安全帶、身份識(shí)別牌進(jìn)行相應(yīng)的無(wú)線射頻識(shí)別，可以實(shí)現(xiàn)人員在施工現(xiàn)場(chǎng)的定位和跟蹤。2基于物聯(lián)網(wǎng)+BIM的現(xiàn)場(chǎng)人員管理1基于物聯(lián)網(wǎng)+BIM的工程信息管理在施工階段，通過(guò)對(duì)所有主要構(gòu)件進(jìn)行統(tǒng)一編碼，并利用二維碼技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位，通過(guò)移動(dòng)端掃碼填報(bào)信息的方式，集成到BIM平臺(tái)中進(jìn)行統(tǒng)一管控，可視化查詢不同構(gòu)件的施工狀態(tài)，該技術(shù)在建筑、橋梁項(xiàng)目中都已有落地應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)在施工中的應(yīng)用4虛擬仿真技術(shù)在施工中的應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)在施工中的應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)定義與特征4.14.2虛擬仿真+技術(shù)在施工中的應(yīng)用4.34.1虛擬仿真技術(shù)定義虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality—VR），是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，通過(guò)多源信息融合、三維動(dòng)態(tài)場(chǎng)景模擬和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，使用戶沉浸到該環(huán)境中。虛擬仿真技術(shù)定義1沉浸性沉浸性是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最主要特征，就是讓用戶成為并感受到自己是環(huán)境中的一部分，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸性取決于用戶的感知系統(tǒng)，當(dāng)使用者感知到虛擬世界的刺激時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生心理沉浸，感覺(jué)如同進(jìn)入真實(shí)世界。多感知性表示計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)該擁有很多感知方式，比如聽覺(jué)，觸覺(jué)、嗅覺(jué)等等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。2多感知性4.1虛擬仿真技術(shù)特征3交互性交互性指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度，使用者進(jìn)入虛擬空間，相應(yīng)的技術(shù)讓使用者跟環(huán)境產(chǎn)生相互作用，當(dāng)使用者進(jìn)行某種操作時(shí)，周圍的環(huán)境也會(huì)做出某種反應(yīng)。自主性是指虛擬環(huán)境中物體依據(jù)物理定律動(dòng)作的程度。如當(dāng)物體受到力的推動(dòng)時(shí)，物體會(huì)向力的方向移動(dòng)或翻滾等。4自主性4.1虛擬仿真技術(shù)特征4.2虛擬仿真技術(shù)在施工中的應(yīng)用1.施工過(guò)程虛擬培訓(xùn)VR的交互性使其成為培訓(xùn)的良好工具。施工過(guò)程中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)能實(shí)時(shí)、直觀地顯示施工過(guò)程的實(shí)際情況，有助于操作人員全面了解操作流程。2.工程可視化利用VR的可視化特性，可以更直觀地觀察工程施工場(chǎng)景。VR系統(tǒng)可以讓用戶進(jìn)入虛擬施工環(huán)境，通過(guò)實(shí)時(shí)交互修改參數(shù)來(lái)觀測(cè)這些參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響。用戶還可以從不同的角度觀察數(shù)據(jù)，改變自身與環(huán)境之間的大小比例，因而能獲得更有價(jià)值的觀察結(jié)果。3.施工過(guò)程可視化及檢測(cè)施工指導(dǎo)人員在虛擬的施工環(huán)境中，可以預(yù)先對(duì)施工過(guò)程中存在的問(wèn)題和不足進(jìn)行改進(jìn)，能有效的減少施工過(guò)程中的隱患發(fā)生。4.3VR+BIM+GIS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)建筑施工的可視化模擬，例如現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度的可視化、施工圖的可視化、最佳施工路線的可視化等，還可分析施工過(guò)程，例如施工進(jìn)度監(jiān)控、安全隱患監(jiān)控、項(xiàng)目質(zhì)量測(cè)試等。利用VR+BIM+GIS技術(shù)，可以讓體驗(yàn)者進(jìn)入虛擬環(huán)境對(duì)細(xì)部節(jié)點(diǎn)、安全質(zhì)量進(jìn)行視察，合理規(guī)劃場(chǎng)地布置、提高方案質(zhì)量。加上手柄操作，模擬施工現(xiàn)場(chǎng)，可以將施工所需的各類構(gòu)件以及完成時(shí)的建筑模樣真實(shí)地呈現(xiàn)出來(lái)，使體驗(yàn)者提前查看工程效果，為設(shè)計(jì)方案、修改和現(xiàn)場(chǎng)施工節(jié)約時(shí)間。1VR+BIM+GIS技術(shù)結(jié)合BIM的VR技術(shù)主要用于輔助設(shè)計(jì)，決策和建筑安全管理培訓(xùn)等相關(guān)工作。虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)以其先進(jìn)的沉浸式和交互式可視化能力，為建筑環(huán)境的設(shè)計(jì)、工程、施工和管理提供便利。虛擬仿真+技術(shù)在施工中的應(yīng)用5數(shù)字孿生技術(shù)在施工中的應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)在施工中的應(yīng)用數(shù)字孿生的定義與特征5.15.25.1數(shù)字孿生的定義數(shù)字孿生以數(shù)字化的方式建立物理實(shí)體的多維、多時(shí)空尺度、多學(xué)科、多物理量的動(dòng)態(tài)虛擬模型來(lái)仿真和刻畫物理實(shí)體在真實(shí)環(huán)境中的屬性、行為、規(guī)則等。數(shù)字孿生定義1閉環(huán)性用于描述物理實(shí)體的可視化模型和內(nèi)在機(jī)理，賦予數(shù)字虛體和物理實(shí)體一個(gè)大腦。要求虛體和實(shí)體不僅要保持幾何結(jié)構(gòu)的高度仿真，在狀態(tài)、相態(tài)和時(shí)態(tài)上也要仿真。2保真性5.1數(shù)字孿生的特征具有以多樣的數(shù)字模型映射物理實(shí)體的能力，具有能夠在不同數(shù)字模型之間轉(zhuǎn)換、合并和建立“表達(dá)”的等同性。3互操作性4可擴(kuò)展性具備集成、添加和替換數(shù)字模型的能力,能夠針對(duì)多尺度、多物理、多層級(jí)的模型內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展。以一種計(jì)算機(jī)可識(shí)別和處理的方式管理數(shù)據(jù)，隨時(shí)間軸變化進(jìn)行表征。5實(shí)時(shí)性5.1數(shù)字孿生的特征5.1數(shù)字孿生技術(shù)在建筑領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用特點(diǎn)1.可視性數(shù)字孿生技術(shù)中對(duì)于虛擬空間的數(shù)字建筑模型的呈現(xiàn)主要是基于BIM技術(shù)建立的3D模型，為BIM技術(shù)在實(shí)現(xiàn)物理建筑的數(shù)字化展現(xiàn)時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)渲染等方式達(dá)到更好的可視化管理效果。2.互連性在搭建數(shù)字孿生技術(shù)的綜合管理平臺(tái)時(shí)需要使用各種互聯(lián)技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、5G和大數(shù)據(jù)等，對(duì)建筑運(yùn)行狀態(tài)的充分感知、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)記錄建筑的運(yùn)行情況，同時(shí)通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)直接指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工作。5.1數(shù)字孿生技術(shù)在建筑領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用特點(diǎn)4.學(xué)習(xí)性數(shù)字孿生模型可基于前期記錄、交互、模擬的各類數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)建筑運(yùn)行模式的機(jī)器學(xué)習(xí)，并能夠分析人員的行為模式。3.控制性通過(guò)人性化的合理的界面與模型實(shí)現(xiàn)交互控制，模擬在現(xiàn)實(shí)生活中的各類情況，為實(shí)際建筑正常運(yùn)行做好準(zhǔn)備，為突發(fā)情況做好預(yù)案。5.2當(dāng)前我國(guó)數(shù)字孿生技術(shù)主要應(yīng)用形式

隨著建筑業(yè)的制造形式由傳統(tǒng)的單一形式轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)前的高效集成化形式，進(jìn)而在制造業(yè)的發(fā)展過(guò)程中形成的一種新概念以及途徑。1數(shù)字化生產(chǎn)

當(dāng)前中國(guó)建筑領(lǐng)域的數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展正處于成長(zhǎng)階段，在施工建造中的研究主要集中在數(shù)字化生產(chǎn)、智慧城市以及智能建造三個(gè)方面。數(shù)字孿生技術(shù)框架2智慧城市智慧城市的主要發(fā)展方向就是以數(shù)字孿生技術(shù)為核心打造數(shù)字化城市，將信息化技術(shù)以及智能化技術(shù)應(yīng)用到建筑行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)以及社會(huì)價(jià)值與生產(chǎn)力的進(jìn)一步提升。數(shù)字孿生技術(shù)在智能建造方面的應(yīng)用主要集中在相較于傳統(tǒng)的質(zhì)量檢測(cè)管理體系，數(shù)字孿生技術(shù)在建筑方面由于其擁有可視性、互聯(lián)性等特點(diǎn)，可以有效提高相關(guān)的監(jiān)測(cè)精度，同時(shí)在建造過(guò)程中可以有效地做到對(duì)于施工機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)管理，甚至通過(guò)定位芯片等技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。3智能建造5.2當(dāng)前我國(guó)數(shù)字孿生技術(shù)主要應(yīng)用形式5.2數(shù)字孿生技術(shù)建模的步驟1.建筑施工領(lǐng)域的數(shù)字孿生技術(shù)框架的搭建

數(shù)字孿生技術(shù)中對(duì)于虛擬空間的數(shù)字建筑模型的呈現(xiàn)主要是基于BIM技術(shù)建立的3D模型，為BIM技術(shù)在實(shí)現(xiàn)物理建筑的數(shù)字化展現(xiàn)時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)渲染等方式達(dá)到更好的可視化管理效果。2.物理施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體建模

在搭建數(shù)字孿生技術(shù)的綜合管理平臺(tái)時(shí)需要使用各種互聯(lián)技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、5G和大數(shù)據(jù)等，對(duì)建筑運(yùn)行狀態(tài)的充分感知、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)記錄建筑的運(yùn)行情況，同時(shí)通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)直接指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工作。5.2數(shù)字孿生技術(shù)建模的步驟3.數(shù)字孿生虛擬建模

數(shù)字孿生建模從“幾何、物理、行為、規(guī)則”四個(gè)層面，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的施工過(guò)程對(duì)各維度模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)深層次、多角度、全方位模擬仿真。4.虛實(shí)交互關(guān)聯(lián)建模

虛實(shí)交互關(guān)聯(lián)建模主要需要解決數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸、模型的建模與仿真、模型服務(wù)三大關(guān)鍵問(wèn)題。6信息監(jiān)測(cè)技術(shù)在施工中的應(yīng)用信息監(jiān)測(cè)技術(shù)在施工中的應(yīng)用信息監(jiān)測(cè)技術(shù)定義、類型與特征6.16.21作業(yè)人員監(jiān)管模塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)于工地進(jìn)出、操作平臺(tái)以及周邊環(huán)境等因素的視頻監(jiān)控功能，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程操控、及時(shí)錄制的作用?？杀ＷC施工機(jī)械、施工人員的人身安全和工地的建筑材料、設(shè)備的財(cái)產(chǎn)安全；減少人力和精力去頻繁的到現(xiàn)場(chǎng)去監(jiān)管、檢查，在管理上造成的困難，需要遠(yuǎn)程對(duì)建筑工地進(jìn)行統(tǒng)一管理。2遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控模塊6.1信息監(jiān)測(cè)技術(shù)類型3作業(yè)人員監(jiān)管模塊通過(guò)信息存儲(chǔ)技術(shù)達(dá)到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員的個(gè)人信息以及實(shí)際狀態(tài)的備案；通過(guò)視頻監(jiān)控技術(shù)、人臉識(shí)別技術(shù)以及實(shí)名顯示技術(shù)等達(dá)到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員的有效考勤以及勞務(wù)考核的作用。對(duì)于有效監(jiān)控施工現(xiàn)場(chǎng)的揚(yáng)塵以及噪聲的限制，建立對(duì)應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊是現(xiàn)階段施工必不可少的要求。4環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊6.1信息監(jiān)測(cè)技術(shù)類型主要是根據(jù)施工工藝的需求，針對(duì)性地利用傳感器以及視頻監(jiān)控等技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控的過(guò)程。5施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊6.2信息監(jiān)測(cè)技術(shù)在施工中的應(yīng)用射頻識(shí)別射頻識(shí)別(RFID)是一種利用無(wú)線通信進(jìn)行目標(biāo)身份識(shí)別的技術(shù)。RFID在施工管理中主要被應(yīng)用到建材、工人和施工機(jī)械管理三方面。超寬帶通信超寬帶通信(UWB)是一種利用絕對(duì)帶寬>1.5GHz或分?jǐn)?shù)帶寬>25%的超寬帶信號(hào)進(jìn)行多目標(biāo)定位的技術(shù)。視覺(jué)傳感器機(jī)器視覺(jué)技術(shù)通過(guò)視覺(jué)傳感器收集數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)分析圖像或視頻數(shù)據(jù)，模擬生物視覺(jué)對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知和理解。1信息監(jiān)測(cè)技術(shù)硬件介紹6.2信息監(jiān)測(cè)技術(shù)在施工中的應(yīng)用基于傳感器的智能監(jiān)測(cè)技術(shù)

射頻識(shí)別(RFID)是一種利用無(wú)線通信進(jìn)行目標(biāo)身份識(shí)別的技術(shù)。RFID在施工管理中主要被應(yīng)用到建材、工人和施工機(jī)械管理三方面。2信息監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用類型基于無(wú)人機(jī)航拍攝影技術(shù)的數(shù)據(jù)采集方式

現(xiàn)階段研究的內(nèi)容主要包括以下兩個(gè)部分：對(duì)于地形地貌的測(cè)繪工作以及對(duì)于建筑物工地標(biāo)高的確定；對(duì)于地形地貌的測(cè)繪工作可以通過(guò)無(wú)人機(jī)的航拍照片與Autodesk公司的配套軟件進(jìn)行測(cè)繪，也可以通過(guò)針對(duì)性的攝像頭進(jìn)行測(cè)繪。7人工智能技術(shù)在施工中的應(yīng)用人工智能技術(shù)在施工中的應(yīng)用人工智能技術(shù)定義、類型與特征7.17.2人工智能在施工中存在的優(yōu)劣勢(shì)7.37.1人工智能技術(shù)定義人工智能的發(fā)展不是以單一學(xué)科為基礎(chǔ)，而是包含了計(jì)算機(jī)學(xué)科、信息通信學(xué)科、哲學(xué)、語(yǔ)言類學(xué)科等，這些學(xué)科相互結(jié)合，給人工智能發(fā)展提供發(fā)展動(dòng)力。人工智能技術(shù)定義1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ArtificialNeuralNetworks)是一種自適應(yīng)學(xué)習(xí)算法，能夠?qū)斎氲男畔⑦M(jìn)行不斷的學(xué)習(xí)，并最終輸出相應(yīng)的學(xué)習(xí)結(jié)果。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)：①非線性；②非局限性；③非常定性；④非凸性。BP網(wǎng)絡(luò)是一種應(yīng)用較為廣泛的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在訓(xùn)練數(shù)據(jù)過(guò)程中應(yīng)用了反向傳播算法，由此而得名。2BP網(wǎng)絡(luò)7.1人工智能的特征3機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)是一門多領(lǐng)域交叉學(xué)科，涉及概率論、統(tǒng)計(jì)學(xué)、逼近論、凸分析、算法復(fù)雜度理論等多門學(xué)科。它是含多隱層多感知器的一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。深度學(xué)習(xí)通過(guò)組合低層特征形成更加抽象的高層表示屬性類別或特征，以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式特征表示。4深度學(xué)習(xí)7.1人工智能的特征7.2人工智能技術(shù)在施工中的應(yīng)用1.在建筑設(shè)計(jì)與規(guī)劃中的應(yīng)用目前，人工智能技術(shù)已初步應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)選型、建筑風(fēng)格樣式的學(xué)習(xí)與模范等方面。2.在施工人員作業(yè)安全管理中的應(yīng)用安全管理機(jī)制由原來(lái)的傳統(tǒng)人為管理轉(zhuǎn)變?yōu)榉侨藶橐蛩赜绊懙闹悄馨踩芾?，充分發(fā)揮人工智能在工程安全管理中的作用，促使管理效率及水平得到大幅度提升，妥善解決以往工程安全管理領(lǐng)域中存在的問(wèn)題，7.2人工智能技術(shù)在施工中的應(yīng)用3.在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用用人工智能深度學(xué)習(xí)的方法能夠減少以往在進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)時(shí)大量布設(shè)檢測(cè)傳感器的方法，提高檢測(cè)效率，降低檢測(cè)成本。4.在建筑施工中的應(yīng)用建筑施工中也可以廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)，利用人工智能技術(shù)建立資源調(diào)配的模型，跟蹤進(jìn)度計(jì)劃。利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、近場(chǎng)通訊技術(shù)（NFC）以及藍(lán)牙技術(shù)，對(duì)于室內(nèi)的工作狀況進(jìn)行跟蹤，再結(jié)合全球定位系統(tǒng)，對(duì)于戶外情景進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)于項(xiàng)目的遠(yuǎn)程進(jìn)度管理。7.2人工智能技術(shù)在施工中的應(yīng)用5.在智慧云工地的應(yīng)用施工工地現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，可以通過(guò)智慧云工地的建設(shè)，充分發(fā)揮人工智能技術(shù)的特點(diǎn)，有助于對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的全面管控。建立智慧工地管理應(yīng)用平臺(tái),可適當(dāng)減少現(xiàn)場(chǎng)管理人員數(shù)量，用智能化、數(shù)字化手段解決重復(fù)繁雜的勞動(dòng)，降低管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；對(duì)建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)地遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理，提高監(jiān)控和管理的廣度和深度,提升施工建設(shè)管理效率和水平。7.2人工智能在施工中存在的優(yōu)劣勢(shì)

以智能化系統(tǒng)為核心，能夠?qū)φ麄€(gè)施工過(guò)程加以優(yōu)化，有助于施工質(zhì)量和效率的提升，改善傳統(tǒng)房屋建筑的施工模式。1人工智能在施工中存在的優(yōu)勢(shì)

土木工程施工的流程較多，在應(yīng)用人工智能技術(shù)時(shí)經(jīng)常存在智能應(yīng)用單一的問(wèn)題，無(wú)法體現(xiàn)技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)于傳統(tǒng)施工模式的優(yōu)化和改善作用不夠顯著。此外，智能系統(tǒng)過(guò)于簡(jiǎn)單，無(wú)法滿足多元化的施工要求。2人工智能在施工中存在的劣勢(shì)8數(shù)字孿生技術(shù)在施工中的應(yīng)用信息技術(shù)在施工中應(yīng)用的難點(diǎn)信息技術(shù)在施工中應(yīng)用的價(jià)值8.18.2信息技術(shù)在施工中應(yīng)用的對(duì)策8.38.1信息技術(shù)在施工中應(yīng)用的價(jià)值通過(guò)應(yīng)用信息技術(shù)，使得建筑工程中的施工信息資源實(shí)現(xiàn)共享，為施工管理工作的展開提供了更為準(zhǔn)確、全面的信息數(shù)據(jù)支持。1.實(shí)現(xiàn)資源共享在當(dāng)前的施工管理工作中，需要完成的管理內(nèi)容相對(duì)較多，工作量較大。信息技術(shù)的使用可以實(shí)現(xiàn)施工的精細(xì)化、細(xì)致化管理，且降低了管理人員的實(shí)際工作量，防止工程施工中發(fā)生管理性問(wèn)題。2